重型载货汽车车架有限元分析及拓扑优化

发布时间：2017-06-07 18:11

  本文关键词：重型载货汽车车架有限元分析及拓扑优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文以某载货车边梁式车架为研究对象,采用HyperMesh壳单元建立了该车架的有限元模型,对其结构进行了静态和动态有限元分析计算,分析了该车架的强度及模态,验证了车架的设计。在此基础上,采用现代CAE优化技术——基于有限元方法的拓扑优化技术对该车架的拓扑结构进行修改设计,并对优化后的模型进行静态特性分析及动态特性分析,初步探讨了车架的刚度及模态性能,以期获得车架结构更好的静动态特性,为该载货车车架设计提供理论依据。同时,将拓扑优化技术应用在车架设计中,丰富和发展了车架现代设计方法,对提高我国的车架分析设计水平具有积极的意义。 本文研究表明,该载货汽车原车架的设计强度满足设计要求,模态分析表明原有车架整体动态特性也符合设计要求。 优化分析研究表明,经拓扑优化后,该车架各项静动态特性参数指标除质量外均有不同程度的提高。其中,扭转应力大大减小,一阶扭转频率有所增加。由此可以得出结论,在工程实际中,基于有限元方法的拓扑优化技术应用在车架设计方面是可行的,采用此项技术可以大大提高车架的整体性能。对其增加的重量,可以通过后续的尺寸和形状优化等进行轻量化再设计。
【关键词】：重型载货汽车车架 有限元法 HyperMesh 拓扑优化
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U463.32
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 致谢7-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 引言13
• 1.2 研究目的和意义13-14
• 1.3 有限元法发展现状14-16
• 1.4 拓扑优化的发展与现状16-17
• 1.5 本文研究的主要内容17-19
• 第二章 载货车车架的有限元建模19-35
• 2.1 有限元法的基本理论与方法19-26
• 2.1.1 弹性力学问题19-21
• 2.1.2 单元位移函数的选择原则21-26
• 2.2 载货车车架几何模型的建立26-29
• 2.2.1 中面的抽取27-29
• 2.2.2 几何清理29
• 2.3 有限元模型的建立29-32
• 2.3.1 网格划分29-30
• 2.3.2 网格质量检查及单元清理30-31
• 2.3.3 材料属性31-32
• 2.3.4 有限元模型的生成32
• 2.4 边界条件的模拟32-34
• 2.4.1 载荷的处理33-34
• 2.4.2 约束条件34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 载货车车架有限元分析35-52
• 3.1 概述35
• 3.2 车架强度分析35-38
• 3.2.1 弯曲工况35-36
• 3.2.2 扭转工况36-38
• 3.3 车架有限元模型验证38-46
• 3.3.1 试验理论38-44
• 3.3.2 车架试验44-46
• 3.4 车架模态分析46-50
• 3.4.1 结构模态分析理论46-48
• 3.4.2 模态分析48-50
• 3.5 本章小结50-52
• 第四章 载货车车架拓扑优化设计52-68
• 4.1 拓扑优化简介52-54
• 4.1.1 结构优化52
• 4.1.2 拓扑优化的理论基础52-54
• 4.1.3 拓扑优化流程图54
• 4.2 OptiStruct 结构优化简介54-56
• 4.2.1 OptiStruct 优化方法介绍54-55
• 4.2.2 OptiStruct 结构优化三要素55-56
• 4.3 车架结构的拓扑优化56-66
• 4.3.1 拓扑优化初始结构的建立56-60
• 4.3.2 拓扑优化参数设定60-62
• 4.3.3 拓扑优化62-66
• 4.4 车架拓扑结构的建模66-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第五章 拓扑车架的结构分析68-75
• 5.1 拓扑车架的有限元模型68
• 5.2 拓扑车架强度分析68-71
• 5.2.1 弯曲工况69-70
• 5.2.2 扭转工况70-71
• 5.3 模态分析71-73
• 5.4 优化前后车架特性参数对比73-74
• 5.5 本章小结74-75
• 第六章 结论与展望75-76
• 6.1 结论75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-78
• 硕士期间参与的科研项目78
• 硕士期间发表的论文78-79

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 毕佳宾;唐焱;侯原亮;;重型载货汽车车架拓扑优化设计[J];装备制造技术;2011年12期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 李利娟;整车环境下商用车车架的动态拓扑优化设计[D];吉林大学;2011年

2 张海燕;某轿车前副车架结构的有限元分析[D];吉林大学;2011年

3 赵震;重型自卸车车架的有限元分析及优化[D];太原理工大学;2012年

4 阮君;某轻卡车架结构性能分析及拓扑优化[D];合肥工业大学;2012年

5 王海朔;某型货车驾驶室静动态特性分析及其结构优化[D];合肥工业大学;2012年

6 朱昌发;特种越野车车架有限元分析及结构优化[D];合肥工业大学;2012年

7 刘文辉;基于集群的拖拉机前桥有限元分析及优化[D];河南科技大学;2012年

8 郭俊奇;基于集群技术的数控机床立柱模态分析[D];河南科技大学;2012年

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本文编号：429868